Процесс цинкования.

Цинк является самым применяемым металлом для защиты от коррозии наиболее распространенного конструкционного металла – стали. Цинк защищают сталь как механически, экранируя от доступа окружающей среды, так и электрохимически в местах повреждения покрытий и в порах, образуя со сталью гальванопару. Цинк более отрицательный металл, чем железо, поэтому цинк относительно железа является анодом.

При возникновении очагов коррозии во влажной среде, прежде всего, растворяется цинк с образованием гидроксидов. На поверхности железа происходит выделение водорода (в кислой среде) или кислорода (в щелочной среде). Между анодными и катодными участками возникает ток коррозии.

Способность цинка защищать сталь от коррозии зависит от толщины  покрытия, финишной обработки (хроматирования, фосфатирования), а также от структуры и равномерности осадков цинка, т.е., от способа и условий цинкования.

Нанесение цинка можно осуществлять различными методами:

• Горячим цинкованием;
• Термодиффузией;
• Холодным цинкованием;
• Гальваническим покрытием цинка.

Наибольшими защитными свойствами характеризуется метод горячего цинкования. Покрытие цинка наносится кратковременным погружением предварительно обезжиренных и протравленных изделий из черных металлов в ванну с расплавленным цинком (T=470С). Получаемое покрытие неоднородно по составу и толщине. Этот способ применяется для изделий больших размеров, например, строительных металлоконструкций.

Как альтернатива горячему цинкованию используется метод термодиффузионного нанесения цинка, суть которого состоит в насыщении поверхности железа цинком при повышенных температурах в цинкосодержащей смеси порошков. Габариты покрываемых деталей определяются размерами и конструкцией нагревательной печи.

При холодном цинковании на подготовленную поверхность наносят специальный состав, содержащий порошок цинка. В качестве наполнителя используются органические связующие (уретановые, эпоксидные, акриловые или кремнийорганические смолы). Цинконаполненные покрытия приобретают достоинства цинковых металлических и лакокрасочных покрытий.

Наиболее широко распространенным способом нанесения цинка является электрохимический, т.е. осаждение цинка на поверхности металла из раствора цинкосодержащего электролита. Это наиболее рациональный и экономичный способ цинковния, позволяющий в широком диапазоне регулировать толщину и свойства осажденного слоя цинка.

Цинкование производят в простых и сложных электролитах. К первым относят сульфатные, хлоридные, борфторидные; ко вторым – цианистые, цинкатные, аммонийные.

Принципиальные различия между ними заключается в катодной поляризации: чем проще электролит, тем меньше поляризация и осадки цинка имеют более крупнокристаллическую структуру.

Наибольшей популярностью пользуются сульфатные электролиты цинкования. Оптимальная концентрация сернокислого цинка для работы при комнатной температуре 200 – 300 г/л. Для улучшения структуры в электролит вводят различные добавки: повышение электропроводности достигается введением солей сульфата натрия, для стабилизации рН -  сульфата алюминия, который, кроме того, является коллоидом, вследствие чего осадки цинка улучшают структуру и цинковое покрытие приобретает красивый внешний вид. Введение ПАВ также позволяет улучшить поверхность. Эффективное действие при комнатных температурах оказывают ПАВ катионного типа, а также коллоиды: столярный клей и декстрин.

Рекомендуемый состав сульфатного электролита:

Сернокислый цинк 200 – 250 г/л
Сернокислый алюминий  20 – 30 г/л
Сернокислый натрий  50 – 100 г/л
Декстрин 8 – 10 г/л
ДЦУ 0,5 – 1,0 г/л
T = 15 – 30С
Д_К = 1 – 4 А/дм²
рН = 3,6 – 4,4

Все гальванические покрытия требуют тщательной подготовки поверхности. (См. "Первые шаги в гальванике. Часть 2.") Процесс цинкования – не исключение, поэтому перед нанесением цинка необходимо провести очистку изделий от окалины, обезжиривание и травление.

При нанесении цинка на поверхность стальных деталей наблюдается сильное наводораживание поверхности из-за низкого выхода цинка по току, что ведет к ухудшению механических свойств. Для удаления водорода с поверхности цинка производят термическую обработку при температуре 180 – 200С в течение 2 – 3 часов.

Для деталей, подлежащих нанесению лакокрасочных покрытий, поверхность цинка подвергают фосфатированию в растворе препарата Мажеф (30 – 40 г/л) с добавлением нитрата цинка (30 – 60 г/л) при температуре 20 – 35С в течение 30 секунд.

Для повышения защитных свойств и улучшения товарного вида цинковые покрытия подвергают хроматированию в подкисленных растворах, содержащих хроматы и бихроматы. В результате на поверхности цинка образуется пассивная пленка, цвет которой зависит от состава раствора. Перед хроматированием поверхность цинка активируют в растворе серной кислоты (5 – 15 г/л) в течение 3 – 5 секунд, затем тщательно промывают.

Хроматирование цинка в растворе серной кислоты (3 – 5 г/л) и хромового ангидрида (80 – 100 г/л) в течение 3 – 6 секунд позволяет получить красивую радужную пленку, повышающую коррозионную стойкость цинка. Выбор раствора зависит от состава электролита, из которого производилось осаждение цинка.

Если Ваши детали нуждаются в защите от коррозии – мы поможем Вам выбрать метод покрытия, технологию нанесения и контроля. Звоните!

Похожие публикации:

• "Как создать гальванический участок цинкования?"